JP7232198B2 - System for monitoring physiological parameters in cardiopulmonary bypass - Google Patents
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Description
本発明は、人工心肺処置における生理学的変数をモニタリングするための、特に直接人工心肺に作用することを目的とした圧力変換器を使用する一体的システムに関する。 The present invention relates to an integrated system for monitoring physiological variables in a heart-lung machine, particularly using a pressure transducer intended to act directly on the heart-lung machine.
人工心肺(CPBとも呼ばれる)は、現在心臓手術で最も一般的に利用されている技術である。この技術によれば、患者に対する循環および肺換気補助を促して、外科医が異なる心臓手術をしやすくなり得るように、心臓の鼓動が抑制された心停止状態が実現できる。血流は、人工心肺に結像された機械式ポンプにより維持される。人工心肺はかなり複雑で、ポンプと共に、手術中に患者の生命を維持するために必要な血流と酸素を維持するのに必要ないくつかの装置を含む。即ち、人工肺、動脈ライン、動脈フィルタ等である。人工心肺は、患者の生理学的パラメータを慎重にモニタリングすることが求められる、高リスク処置である。 Cardiopulmonary bypass (also called CPB) is currently the most commonly used technique in heart surgery. With this technique, a slowed cardiac arrest state can be achieved so that circulation and pulmonary ventilatory support to the patient can be facilitated to assist the surgeon in performing different cardiac procedures. Blood flow is maintained by a mechanical pump imaged into the heart-lung machine. A heart-lung machine is fairly complex and includes, along with a pump, several devices necessary to maintain the blood flow and oxygen needed to keep the patient alive during surgery. That is, oxygenators, arterial lines, arterial filters, and the like. Cardiopulmonary bypass is a high-risk procedure that requires careful monitoring of the patient's physiological parameters.
Standards and Guidelines For Perfusion Practice of American Society of ExtraCorporeal Technologyによると、人工心肺の複数点において圧力および温度測定が行われることが強く推奨される。しかし、現状利用可能な圧力および温度モニタおよび変換器は、患者の生存徴候をモニタリングすることを目的としており、これは人工心肺における圧力および温度信号とは大幅に異なるパラメータである。 The Standards and Guidelines for Perfusion Practice of the American Society of ExtraCorporeal Technology strongly recommend that pressure and temperature measurements be taken at multiple points on the heart-lung machine. However, currently available pressure and temperature monitors and transducers are intended to monitor patient vital signs, which are parameters that differ significantly from the pressure and temperature signals in a heart-lung machine.
以下の表は、患者用モニタが動作する典型的な値範囲と、人工心肺中のモニタリングに必要な値範囲を示す。
このように、市販のセンサの利用には、値範囲が不十分であること加え、基本的な問題があるのである。即ち、センサは、人工心肺ではなく、患者の圧力および温度のモニタリング用に設計されているのである。例えば、圧力変換器の場合、市販されているものは2種類である。 Thus, in addition to the insufficient value range, the use of commercially available sensors presents a fundamental problem. That is, the sensor is designed for monitoring patient pressure and temperature, not for a heart-lung machine. For example, in the case of pressure transducers, there are two commercially available types.
機械式圧力変換器(圧力アイソレータとも呼ばれる)は、2つの区画に分割されたドームであり、各側にコネクタがあり、可撓性膜が2つの区画を分けている。この種の変換器は、ルアーコネクターを通じてCPB回路の動脈ラインに繋がれるべきであり、動脈ラインに接続される側が液体に満たされるものである。反対側は、空気で満たされ、水銀またはアネロイド型圧力計に繋がれるものである。この種の変換器は多くの欠点がある。第1の欠点として、組み立てが困難である。即ち、膜の片側を生理食塩水で満たし、膜を正しく配置する必要がある。これが行われないと、圧力測定に不備が生じ得る。第2の欠点として、高圧力となるので、血液がドーム内に入ることが多い。これにより、凝固を生じ得、圧力の計測が乱され得る。第3の欠点として、圧力波が減衰してしまう。これは、装置の、回路内の平均圧力しか測定できないという性質によるものであり、ローラーポンプのように、誤った測定結果に繋がり得る。例えば、この種のシステムで特定され得ない圧力ピークがあることも多い。この種の変換器にはさらなる欠点もある。 A mechanical pressure transducer (also called a pressure isolator) is a dome divided into two compartments with a connector on each side and a flexible membrane separating the two compartments. This type of transducer should be connected to the arterial line of the CPB circuit through a luer connector and be fluid filled on the side connected to the arterial line. The other side is filled with air and connected to a mercury or aneroid type pressure gauge. This type of converter has many drawbacks. The first drawback is that it is difficult to assemble. That is, one side of the membrane must be filled with saline and the membrane must be properly positioned. Failure to do so may result in imperfect pressure measurements. A second drawback is that due to the high pressure, blood often enters the dome. This can cause clotting and can disrupt pressure measurements. A third drawback is attenuation of pressure waves. This is due to the nature of the device, which can only measure the average pressure in the circuit, which, like roller pumps, can lead to erroneous measurement results. For example, there are often pressure peaks that cannot be identified in this type of system. This type of converter also has additional drawbacks.
市販されている公知の第2の種類の圧力変換器として、使い捨て電子圧力変換器がある。これは患者圧力モニタリング用として、現状最新のものである。これは、ケーブル付きの備え付け電子センサを有するドームから成る。ケーブルは、外部圧力モニタに接続されるべき電気コネクタが一端に設けられる。しかし、この変換器も特に人工心肺回路内の圧力をモニタリングするために設計されていないので、CPB中の圧力測定に関し、欠点がいくつかある。例えば、電子圧力変換器が設けられる回路には他にも、延長線、モニタをゼロにするための三方活栓、血栓チューブセット、流れ装置が設けられる。変換器は、ルアーロックコネクタに接続された非対応の延長線を通じて回路に接続される。変換器回路は、圧力が変換器に送られるように、生理食塩水で満たされる必要がある。さらなる欠点は、変換器が設けられるフラッシュ装置に関する。同装置は、変換器の線内に血液が逆流することを防ぐため、300mmHgで加圧された生理食塩水バッグに接続する必要がある。しかし、CPB回路の内圧が300mmHgを超えることも珍しくなく、その場合、ライン内で血液の逆流が起き、その後凝固が生じてしまい、圧力のモニタリングが困難となる。さらに、フラッシュ装置の機能は、変換器回路を通じて3mL/hrの水流を維持して、回路端で血液凝固を防止することである。この流れは、患者圧力(通常120/80mmHg)と、圧力バッグによる300mmHgとの間の圧力勾配により実現される。しかし、人工心肺中、圧力が300mmHgを超えなくとも、圧力勾配は大きく低下し、回路内の流れが生じなくなると、逆流しなくても凝固が生じ得る。CPBで使用される電子圧力変換器に関するさらなる欠点として、変換器が血清により満たされた経路を介してCPB回路に接続されるため、変換器と測定点との間に液柱が存在する。患者圧力モニタリングの場合、測定される圧力値に対する液柱の効果に抗するため、変換器は患者の中腋窩線と同じ高さにする必要がある。しかし、CPB回路内には参照点がなく、大気圧そのものが参照となる。測定点は互いに高さが異なり得るため、圧力測定評価には、測定点と変換器固定点との間の高さの差も考慮しなければならない。そうでなければ、測定値が誤解釈され得る。 A second type of pressure transducer known in the market is the disposable electronic pressure transducer. This is the current state of the art for patient pressure monitoring. It consists of a dome with attached electronic sensors with cables. A cable is provided at one end with an electrical connector to be connected to an external pressure monitor. However, this transducer also has several drawbacks with respect to pressure measurement during CPB, as it is not specifically designed for monitoring pressure in the heart-lung machine. For example, the circuit in which the electronic pressure transducer is provided may also be provided with an extension line, a 3-way stopcock for nulling the monitor, a thrombus tubing set, and a flow device. The transducer is connected to the circuit through a non-compliant extension wire attached to the luer lock connector. The transducer circuit needs to be filled with saline so that pressure can be sent to the transducer. A further drawback concerns the flash device in which the converter is provided. The device should be connected to a saline bag pressurized at 300 mm Hg to prevent backflow of blood into the transducer wires. However, it is not uncommon for the internal pressure of the CPB circuit to exceed 300 mmHg, which causes backflow of blood in the line and subsequent clotting, making pressure monitoring difficult. Additionally, the function of the flush device is to maintain a 3 mL/hr water flow through the transducer circuit to prevent blood clotting at the circuit end. This flow is achieved by a pressure gradient between patient pressure (typically 120/80 mmHg) and 300 mmHg due to the pressure bag. However, during cardiopulmonary bypass, even if the pressure does not exceed 300 mmHg, the pressure gradient drops significantly, and if there is no flow in the circuit, coagulation can occur without regurgitation. A further drawback with electronic pressure transducers used in CPB is that there is a liquid column between the transducer and the point of measurement because the transducer is connected to the CPB circuit via a serum-filled pathway. For patient pressure monitoring, the transducer should be level with the patient's mid-axillary line to counteract the effect of the liquid column on the measured pressure values. However, there is no reference point in the CPB circuit and the atmospheric pressure itself is the reference. Since the measurement points can differ in height from each other, the pressure measurement evaluation must also take into account the height difference between the measurement point and the transducer fixing point. Otherwise the measurements may be misinterpreted.
さらに、CPB処置中、温度センサも使用される。これは多くの場合、使い回しされるもので、CPB回路内で血液に直接接触するように配置できない。したがって、一般的には、使い捨てアダプタを使用して、使い回し可能なセンサを、測定点で血液に熱的に接続する。このようなアダプタは、市場で入手困難であるだけではなく、センサとアダプタとの間の熱的接続により、測定誤差を生じ得る。さらに、温度センサは、耐性が低いことが多く、使用するにつれて、測定誤差が生じ得る Additionally, temperature sensors are also used during CPB procedures. It is often reusable and cannot be placed in direct blood contact within the CPB circuit. Therefore, typically a disposable adapter is used to thermally connect the reusable sensor to the blood at the point of measurement. Not only are such adapters difficult to obtain on the market, the thermal connection between the sensor and the adapter can cause measurement errors. Additionally, temperature sensors are often less tolerant and can introduce measurement errors as they are used.
上述の欠点を解消するため、人工心肺(CPB)処置における生理学的変数をモニタリングするための一体的システムを提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION To overcome the aforementioned drawbacks, an integrated system for monitoring physiological variables in a cardiopulmonary bypass (CPB) procedure is provided.
本発明に係るシステムは、3つの基本構成要素を備える。具体的には、使い捨てのCPB変換器と、ミニモニタと、ミニモニタと接続可能な任意の中央モニタである。当該CPB変換器としては、3つの種類が製造され得る。圧力専用変換器と、圧力および温度変換器と、温度専用変換器である。 The system according to the invention comprises three basic components. Specifically, a disposable CPB transducer, a mini-monitor , and any central monitor connectable to the mini-monitor . The CPB transducer can be manufactured in three types. A pressure-only transducer, a pressure and temperature transducer, and a temperature-only transducer.
人工心肺(CPB)処置における生理的変数をモニタリングするための、本発明に係る一体的システムは、添付の図面の記載により、より良く理解されよう。図はあくまで例示であって、当業者であれば、下記の発明の範囲と概念から逸脱することなく、いくつかのさらなる実施形態が実施可能であることが理解される。図は以下のとおりである。
図1に示すように、人工心肺における生理学的パラメータをモニタリングするための、本発明に係る最小システムは、基本的に2つの構成要素を備える。即ち、図1に示すCPB変換器(110)は、センサ区画(80)と、接続ケーブル(20)と、電気コネクタ(10)と、ハウジング(90)と、任意の継手(100)とを有する。ハウジング(90)は、CPB回路内に存在するいくつかのチューブ型計器への接続を可能にするように、いくつかの計器内で利用可能である。継手(100)は、アセンブリを図5に示すように、ミニモニタ(30)の後で固定するためのものである。 As shown in FIG. 1, a minimal system according to the invention for monitoring physiological parameters in a heart-lung machine basically comprises two components. That is, the CPB transducer (110) shown in Figure 1 has a sensor compartment (80), a connecting cable (20), an electrical connector (10), a housing (90), and optional fittings (100). . A housing (90) is available in some instruments to allow connection to some tubular instruments present in the CPB circuit. The joint (100) is for fixing the assembly behind the mini-monitor (30) as shown in FIG.
図2は、上記CPUCPB変換器(10)の電気的構成を示す。使い捨て圧力センサ(51)が、センサ区画内(80)に設けられ、ハウジング(90)の穴を通じて、患者の血液と直接接触(50)する。当該使い捨て圧力センサ(51)は、CPB変換器(110)の電気コネクタ(10)に、ケーブル組(20)により接続される。したがって、CPB回路内の圧力を直接測定可能である。 FIG. 2 shows the electrical configuration of the CPUCPB converter (10). A disposable pressure sensor (51) is provided within the sensor compartment (80) and is in direct contact (50) with the patient's blood through a hole in the housing (90). The disposable pressure sensor (51) is connected by a cable set (20) to the electrical connector (10) of the CPB transducer (110). Therefore, it is possible to directly measure the pressure in the CPB circuit.
この構成により、人工心肺の生理学的パラメータをモニタリングするための、本発明に係るシステムは、従来技術に対して多数の利点を実現できる。その内の強調されるものを以下に示す。 Due to this configuration, the system according to the invention for monitoring the physiological parameters of a heart-lung machine offers a number of advantages over the prior art. Highlighted ones are listed below.
・圧力を測定する箇所でパイプを切断し、CPB変換器(110)を定位置に挿入すればよいので、組み立てが極めてシンプルである。• Extremely simple to assemble as the pipe is cut at the point where the pressure is to be measured and the CPB transducer (110) is inserted in place.
・CPB回路そのものに直接挿入されるため、変換器は下処理不要である。• No preprocessing is required for the converter as it is inserted directly into the CPB circuit itself.
・よどみ点や流れを阻害するものがなく血流が連続して変換器を流れるため、変換器内で凝固する虞がない。• Blood flows continuously through the transducer without stagnation points or obstructions, so there is no risk of coagulation within the transducer.
・変換器と測定点との間に液柱がないため、圧力変換器の高さ合わせが不要である。・Since there is no liquid column between the transducer and the measuring point, there is no need to adjust the height of the pressure transducer.
・圧力モニタへ直接電気接続されるため、変換器信号内のノイズおよび電気的干渉による計測誤差が低減される。• Direct electrical connection to the pressure monitor reduces measurement errors due to noise and electrical interference in the transducer signal.
・減衰を伴わないリアルタイム測定。• Real-time measurement without attenuation.
・大気圧が参照されるため、測定点で、実際の圧力が測定される。• At the point of measurement, the actual pressure is measured, since the atmospheric pressure is referenced.
・バルブ、フラッシュ装置、圧力線、血栓管組、圧力バッグ等の追加構成要素が不要なため、従来の変換器よりも低コストである。• Lower cost than conventional transducers, as no additional components such as valves, flushing devices, pressure lines, thrombus tubing, pressure bags, etc. are required.
図3に示す別の実施形態では、CPB変換器(110)はさらに使い捨て温度センサ(52)を備えてもよい。これを挿入することで、人工心肺の生理学的パラメータをモニタリングするための、本発明に係るシステムは、さらに以下を実現可能とする。 In another embodiment shown in FIG. 3, the CPB transducer (110) may further comprise a disposable temperature sensor (52). With its insertion, the system according to the invention for monitoring physiological parameters of cardiopulmonary bypass also enables:
・測定点における、アダプタ不要のリアルタイム温度測定。・Real-time temperature measurement at the measurement point without an adapter.
・センサが回路内の血液と直接接触していることによる、熱結合による誤差や遅延を伴わない、低誤差、高測定速度。• Low error, high measurement speed without errors and delays due to thermal coupling due to the sensor being in direct contact with the blood in the circuit.
・同じコネクタ(10)上の圧力および温度信号による効率と利便性。• Efficiency and convenience with pressure and temperature signals on the same connector (10).
・手術の度に新たなセンサを使うことにより、測定精度が高まり、信頼性向上。・By using a new sensor for each operation, measurement accuracy is increased and reliability is improved.
・同一のハウジング内に2つのセンサが埋め込まれるため、ケーブル一本、電気コネクタ一個となるため、低コスト。・Since two sensors are embedded in the same housing, only one cable and one electrical connector are required, resulting in low cost.
さらに別の実施形態では、温度測定、制御のみが必要な処置のために、CPB変換器(110)は温度センサ(52)のみを有してもよい。 In yet another embodiment, the CPB transducer (110) may have only a temperature sensor (52) for procedures requiring only temperature measurement and control.
なお、図2、3、4に示す3つの実施形態において、本発明に係るシステムのCPB変換器(110)は、同一の電気コネクタ(10)を使用することで、システム全体の柔軟性、互換性向上が保証される。 It should be noted that in the three embodiments shown in FIGS. 2, 3 and 4, the CPB converter (110) of the system of the present invention uses the same electrical connector (10) to provide flexibility and compatibility for the overall system. performance improvement is guaranteed.
上述のように、手術室内で利用可能な圧力および温度モニタは通常、麻酔医が使用する生存徴候モニタのみである。圧力および温度チャネルが、患者パラメータ専用となっているだけではなく、上述のように、このモニタはCPBにおいて求められる圧力および温度モニタリング範囲に及ばない。 As mentioned above, the only pressure and temperature monitors available in the operating room are usually vital signs monitors used by anesthesiologists. Not only are the pressure and temperature channels dedicated to patient parameters, but as noted above, this monitor falls short of the pressure and temperature monitoring range required in CPB.
この問題を解消し、CPB中に体外循環士が圧力および温度をモニタリングできるような、シンプルかつ低価格な手段を提供するため、人工心肺における生理学的パラメータをモニタリングする本発明に係るシステムは、CPB変換器(110)に直接結合される、圧力および温度ミニモニタ(30)を提供する。これにより、その他補機を要することなく、平均圧力および温度回路の連続測定が実現される。 To overcome this problem and provide a simple, low-cost means for the extracorporeal cardiologist to monitor pressure and temperature during CPB, a system of the present invention for monitoring physiological parameters in a cardiopulmonary bypass is used for CPB. A pressure and temperature mini-monitor (30) is provided that is directly coupled to the transducer (110). This provides continuous measurement of the average pressure and temperature circuits without the need for additional auxiliaries.
図5Aから5Dに示す当該ミニモニタ(30)は、使い捨てセンサからの圧力および温度信号を増幅およびフィルタリングするアナログ電子回路と、アナログ信号をデジタル化し、処理して、後に機器パネル上のディスプレイ(1)を介して表示する、さらに任意の外部モニタ(不図示)へのデジタル送信用に処理するCPUとを有する。なお、このミニモニタ(30)は、図2,3,4にそれぞれ示す、圧力、圧力および温度、温度という上記3つの種類のCPB変換器(110)に対応可能である。さらに、当該ミニモニタ(30)は、従来の圧力変換器に対応可能である。さらに、当該ミニモニタ(30)は、如何なる構成種類も必要としない。単純にCPB変換器(110)あるいは従来の圧力変換器をミニモニタ(30)に接続すれば、圧力のみ、圧力および温度、または温度のみという利用可能なセンサに応じた値が表示される。 The mini-monitor (30) shown in Figures 5A to 5D includes analog electronics that amplify and filter the pressure and temperature signals from the disposable sensors and digitize and process the analog signals for subsequent display (1) on the instrument panel. and a CPU to process for digital transmission to an optional external monitor (not shown). This mini-monitor (30) is compatible with the above three types of CPB transducers (110): pressure, pressure and temperature, and temperature, respectively, shown in FIGS. Additionally, the mini-monitor (30) is compatible with conventional pressure transducers. Moreover, the mini-monitor (30) does not require any kind of configuration. Simply connect a CPB transducer (110) or a conventional pressure transducer to the mini-monitor (30) and it will display values depending on the sensors available: pressure only, pressure and temperature, or temperature only.
さらに、ミニモニタ(30)は外部電源または電池により電力供給できる。あるいは、外部モニタ(不図示)に接続される場合、デジタル通信ケーブルを介した電力供給も可能で、外部電力供給が不要となる。 Additionally, the mini-monitor (30) can be powered by an external power source or battery. Alternatively, when connected to an external monitor (not shown), power can be supplied via a digital communication cable, eliminating the need for an external power supply.
構造的には、上記ミニモニタ(30)は、圧力および/または温度値とユーザインタフェースを表示するディスプレイ(1)と、CPB変換器(110)用の電気コネクタ(2)と、任意で配置しやすさのために延長線を有してもよい。ミニモニタ(30)は裏側に、CPB変換器(110)または回路管への直接接続のための回転継手(3)と、補助クランプ継手(4)とを有する。ミニモニタ(30)はさらに、外部電力供給用のコネクタ(5)と、中央モニタに対する通信ケーブル用のコネクタとを有する。 Structurally, the mini-monitor (30) comprises a display (1) for displaying pressure and/or temperature values and a user interface, and an electrical connector (2) for the CPB transducer (110), optionally with ease of placement. may have an extension line for sturdiness. The mini-monitor (30) has a rotary joint (3) on the back side for direct connection to the CPB transducer (110) or circuit tubing, and an auxiliary clamp joint (4). The mini-monitor (30) also has a connector (5) for external power supply and a connector for the communication cable to the central monitor.
本発明に係るミニモニタ(30)は、以下の好適な技術的特徴を有する。値範囲-400~+999mmHgの、平均圧力の連続モニタリング、値範囲-20~+50℃の、平均温度の連続モニタリング、瞬間的な圧力変化を表示するためのバログラフ、圧力および温度用の視覚的および音響的アラーム、CPB変換器(10)または補助的継手への直接接続用の継手。 The mini-monitor (30) according to the present invention has the following preferred technical features. Continuous monitoring of mean pressure in value range -400 to +999 mmHg, continuous monitoring of mean temperature in value range -20 to +50 °C, barograph for displaying instantaneous pressure changes, visual and acoustic for pressure and temperature Fittings for direct connection to static alarms, CPB transducers (10) or auxiliary fittings.
さらに、上記ミニモニタ(30)は、中間ケーブルなしで、CPB変換器(110)に直接電気接続できる。これにより、信号雑音比が向上し、信号干渉が低減されるため、変換器からの信号の品質と信頼性が向上する。したがって、圧力および温度計測の精度も向上する。同一出願人の別の特許に示すように、さらに自動ゼロシステムを備える。これによれば圧力変換器をゼロにする必要がなく、変換器をCPB回路に直接接続可能である。極めてシンプルな動作に加え、外部電源を接続、または電池を入れてミニモニタ(30)をONにすることで、モニタリングは即座に開始する。 Moreover, the mini-monitor (30) can be electrically connected directly to the CPB converter (110) without intermediate cables. This improves the signal-to-noise ratio and reduces signal interference, thereby improving the quality and reliability of the signal from the transducer. Therefore, the accuracy of pressure and temperature measurements is also improved. It also includes an autozero system, as shown in another patent of the same assignee. This eliminates the need to zero the pressure transducer and allows the transducer to be connected directly to the CPB circuit. In addition to extremely simple operation, monitoring starts immediately by connecting an external power supply or inserting batteries and turning on the mini monitor (30).
上述の様に、多くの場合において、圧力および温度ミニモニタ(30)は体外循環士の要求に沿うものであるが、ECMO処置や、ポンプが脈動流を提供するような手術や、より長く複雑な手術のような特定の状況では、追加的な情報または資源が必要となり得る。即ち、圧力曲線、収縮期および拡張期圧力値、油圧抵抗計算、トレンドチャート、アラーム等である。このような特定の状況に対応するため、ミニモニタ(30)はデジタル通信用のコネクタが設けられる。これを介して、収縮期、拡張期、および平均圧力および温度値が、図6に示す外部モニタ(40)に送られる。一方この外部モニタ(40)は、複数のミニモニタ(30、30’、30’’、30’’’)からデータを受信し、それを同一 As noted above, in many cases the pressure and temperature mini-monitor (30) meets the needs of the extracorporeal cardiologist, but it is not recommended for ECMO procedures, surgeries in which pumps provide pulsatile flow, or longer and more complex procedures. Additional information or resources may be required in certain situations, such as surgery. pressure curves, systolic and diastolic pressure values, hydraulic resistance calculations, trend charts, alarms, etc. To accommodate this particular situation, the mini-monitor (30) is provided with a connector for digital communication. Via this the systolic, diastolic and mean pressure and temperature values are sent to the external monitor (40) shown in FIG. This external monitor (40) on the other hand receives data from multiple mini monitors (30, 30', 30'', 30''') and
のディスプレイに、グラフィックおよび数字として連動して表示する。さらにいくつかの計算機能がある。例えば、後述するような、油圧抵抗計算である。さらに、市販の生存徴候モニタと共通のその他特徴も有する。視覚的、音響的アラーム等である。display as graphics and numbers in conjunction with each other. There are also some calculation functions. For example, it is a hydraulic resistance calculation as described later. It also has other features in common with commercially available vital sign monitors. visual, audible alarms, and the like.
人工心肺における生理学的パラメータをモニタリングするための、本発明に係るシステムによると、上記外部モニタ(40)は、ミニモニタ(30)に接続されると、画面表示用のデータを受信することに加え、外部電源または電池なしで、動作に必要な電力も提供する。上記外部モニタ(40)は、CPUとユーザインタフェースとを含む単一のコンパクトなユニットから成ってもよい。あるいは、手術室内でより柔軟に配置ができ、ユーザの利便性が向上するように、CPUとユーザインタフェース制御パネルを含むモジュールと、ビデオケーブルを介して接続された外部ビデオモニタとから成ってもよい。 According to the system according to the present invention for monitoring physiological parameters in cardiopulmonary bypass, the external monitor (40), when connected to the mini-monitor (30), in addition to receiving data for screen display, It also provides the power it needs to operate without an external power supply or battery. The external monitor (40) may consist of a single compact unit containing a CPU and a user interface. Alternatively, it may consist of a module containing a CPU and a user interface control panel, and an external video monitor connected via a video cable for more flexible placement in the operating room and improved user convenience. .
なお重要なことであるが、上記外部モニタ(40)の用途は圧力および温度変換器に限られず、オンラインフローおよび酸素センサ等のその他センサ、または上記外部モニタ(40)の通信プロトコルに対応するその他設備と使用されてもよい。 Importantly, the use of the external monitor (40) is not limited to pressure and temperature transducers, other sensors such as on-line flow and oxygen sensors, or other sensors compatible with the communication protocol of the external monitor (40). May be used with equipment.
構造的には、本発明に係るコンパクトな外部モニタ(40)は、スクリーン(41)と、ソフトウェアとの相互作用のための制御ボタン(42)とを有してもよい。そして、ミニモニタ(30)のコネクタ(45)との接続のための、コネクタ(43)およびデジタル通信ケーブル(44)を有する。 Structurally, a compact external monitor (40) according to the invention may have a screen (41) and control buttons (42) for interaction with software. It also has a connector (43) and a digital communication cable (44) for connection with the connector (45) of the mini monitor (30).
或いは、本発明に係るシステムは、図7に示すように、制御モジュール(60)およびビデオモニタ(70)アセンブリを有してもよい。この場合、図6に示す中央モニタ(40)は、制御モジュール(60)にビデオケーブル(120)を介して接続される外部ビデオモニタユニット(70)に置き換えられる。制御モジュール(60)は、遠隔モニタ(70)のソフトウェアとの相互作用用の制御ボタン(不図示)を有する。 Alternatively, a system according to the present invention may have a control module (60) and video monitor (70) assembly as shown in FIG. In this case, the central monitor (40) shown in Figure 6 is replaced by an external video monitor unit (70) connected via a video cable ( 120 ) to the control module (60). The control module (60) has control buttons (not shown) for interaction with the software of the remote monitor (70).
本発明のシステムの、従来の生存徴候モニタに対するいくつかの利点を以下のとおりに確認されたい。 Some advantages of the system of the present invention over conventional vital signs monitors are as follows.
信号品質向上 Improved signal quality
従来のモニタは、機器内の生存徴候を増幅、調整するアナログ電子回路を有し、概して長いケーブルを通じてセンサ信号を受信する。センサからの信号は、数ミリボルト単位の極めて小さい振幅を有する。したがって、一般的に干渉だらけの環境に存在する、長いケーブルを介して送信される場合、品質、振幅が落ちる。さらに、アナログ電子回路は、電磁干渉の主な発生源である電源とCPUに近い。これら全てにより、モニタは元信号を取得するため、高度な信号増幅およびフィルタリング回路が必要となる。本発明に係るミニモニタ(30)の場合、圧力および温度CPB変換器(10)は増幅回路に直接接続され、電源は外部に存在する。これにより、アナログ電子回路入力において、干渉、損失を伴わない、したがってより高品質な信号が得られる。これにより、信号品質を損なうことのない、よりシンプルな増幅およびフィルタリング回路が得られる。さらに、ミニモニタ(30)は、信号をデジタル化および処理し、備え付けのディスプレイに表示し、適切に処理された後の圧力および温度値をデジタル信号として実質的に損失なく、外部モニタ(40)に送信するCPUを有する。したがって、外部モニタ(40)は、単純にミニモニタ(30)により処理済みの値を表示するものであるため、あらゆる種類のアナログ電子回路が不要となる。また、通信ケーブル(80)を通じて遠隔モニタ(70)に送られる信号はデジタル信号であるため、実質的に干渉の影響は受けない。これら全てにより、現状のモニタよりも、シンプルかつ低コストでありながら、高性能のシステムが得られる。 Conventional monitors have analog electronics that amplify and condition vital signs within the device and typically receive sensor signals through long cables. The signal from the sensor has a very small amplitude on the order of millivolts. Therefore, the quality and amplitude degrade when transmitted over long cables, which are typically present in interference-ridden environments. In addition, analog electronics are close to power supplies and CPUs, which are major sources of electromagnetic interference. All of this requires sophisticated signal amplification and filtering circuits to capture the original signal in the monitor. In the case of the mini-monitor (30) according to the invention, the pressure and temperature CPB transducer (10) is directly connected to the amplification circuit and the power supply is external. This results in an interference-free, loss-free and therefore higher-quality signal at the analog electronic circuit input. This results in simpler amplification and filtering circuits without compromising signal quality. In addition, the mini-monitor (30) digitizes and processes the signals, presents them on the built-in display and, after appropriate processing, the pressure and temperature values as digital signals with virtually no loss on the external monitor (40). It has a sending CPU. Therefore, the external monitor (40) simply displays the values processed by the mini-monitor (30), eliminating the need for analog electronics of any kind. Also, since the signal sent to the remote monitor (70) over the communication cable (80) is a digital signal, it is substantially immune to interference. All of this results in a system that is simpler, less costly, and yet more powerful than current monitors.
簡潔性と強固性 Simplicity and robustness
システムは、その設計により、極めてシンプルな電子回路の利用を可能とするが、その上で市販のシステムの性能向上が図られる。さらに、よりシンプルであることで、より強固で欠陥が少なくなる。 The system's design allows the use of extremely simple electronic circuitry, while improving the performance of commercially available systems. Plus, being simpler makes it more robust and less flawed.
モジュール式 modular
上述の様に、システムは完全にモジュール式であるため、単純に新たなモジュールを加えることで、ユーザのニーズに合わせた規模を実現できる。 As mentioned above, the system is completely modular and can be scaled to meet user needs by simply adding new modules.
柔軟性 Flexibility
システムは、各ユーザまたは場面の要件に合わせて調整可能である。単純な手術の場合、ユーザはCPB変換器(10)およびミニモニタ(30)のみを選択してもよい。ECMOのようなより複雑な手術や処置の場合、各ミニモニタ(30)と、外部モニタ(40)に結合された複数のCPB変換器(10)を使用してもよい。これにより、アラームおよびその他特徴に加えて、あらゆるパラメータを見て制御することが可能となる。さらに、心臓手術の場合、例えば、制御モジュール(60)+ビデオモニタ(70)システムを使用すれば、制御モジュール(60)が体外循環士近くに配置できる。これにより、動作が楽になり、人間工学的にも合理的となる。ビデオモニタ(70)が高い位置に配置できるので、手術室内の別の医療専門家にも見える。多くの時間、体外循環士が一人で作業するECMOの場合、可動性が高まり、人間工学的にも合理的となるように、センターコンソール近傍に配置可能な、コンパクトな外部モニタ(40)を使用してもよい。 The system can be tailored to the requirements of each user or occasion. For simple surgery, the user may select only the CPB transducer (10) and mini-monitor (30). For more complex surgeries and procedures such as ECMO, each mini-monitor (30) and multiple CPB transducers (10) coupled to an external monitor (40) may be used. This allows all parameters to be viewed and controlled in addition to alarms and other features. Additionally, in the case of cardiac surgery, for example, a control module (60) + video monitor (70) system allows the control module (60) to be placed near the cardiologist. This makes the movement easier and ergonomically reasonable. The video monitor (70) can be placed high enough to be visible to other medical professionals in the operating room. Use a compact external monitor (40) that can be placed near the center console for increased mobility and ergonomics for ECMO, where the CPB works alone most of the time You may
実用性 practicality
本システムは極めて使いやすい。単純にCPB変換器(10)を人工心肺回路に搭載し、ミニモニタ(30)を各CPB変換器(10)に接続し、通信ケーブル(44)を介してミニモニタ(30)を中央モニタ(40)に接続すれば、完全なモニタリングを実行できる。機器をONにするだけで、システムは自動的に回路パラメータをモニタリングするので、追加の手順は一切必要ない。変換器をゼロにしたり、レベル調整したりする必要もない。 The system is extremely easy to use. Simply mount the CPB converters (10) on the heart-lung machine, connect a mini-monitor (30) to each CPB converter (10), and connect the mini-monitors (30) to the central monitor (40) via a communication cable (44). for full monitoring. No additional steps are required as the system automatically monitors the circuit parameters just by turning on the instrument. There is no need to zero the converter or adjust the level.
油圧抵抗計算 Hydraulic resistance calculation
処置中の、人工心肺回路装置の抵抗変化を評価することが望ましい状況において、油圧抵抗計算は極めて有用となり得る。例えば、油圧抵抗をモニタリングすることで、動脈フィルタまたは酸素供給器の通常動作を検証可能である。装置の油圧抵抗を計算するには、2つの圧力変換器と、1つの流量変換器が必要である。変換器はそれぞれ装置前後に設けられて評価され、流量センサは、装置に隣接して、同系列で設けられる必要がある。装置の油圧抵抗は、以下の数式で計算される。
Rh=(Pe-Ps)/flow
Hydraulic resistance calculations can be extremely useful in situations where it is desirable to assess resistance changes in a heart-lung machine during a procedure. For example, monitoring hydraulic resistance can verify normal operation of an arterial filter or oxygenator. Two pressure transducers and one flow transducer are required to calculate the hydraulic resistance of the system. Transducers must be installed before and after the device respectively to be evaluated, and flow sensors must be installed adjacent to the device and in the same series. The hydraulic resistance of the device is calculated by the following formula.
Rh = (Pe-Ps)/flow
式中、 During the ceremony,
Rhは油圧抵抗、 Rh is hydraulic resistance,
Peはデバイス入口での圧力、 Pe is the pressure at the device inlet;
Psはデバイス出口での圧力、 Ps is the pressure at the device exit,
Flowは装置内の総流量である。 Flow is the total flow rate in the device.
通常、装置の動作確認は、圧力と流れを別々に評価することで実現される。しかし、この評価は複雑で、ユーザは極めて深い知識と経験が求められる。一方、流体抵抗の分析は、よりシンプルで、わかりやすい。即ち、その他全てのパラメータの寄与度が1つの値に落とし込まれるのである。したがって、感度と信頼性が大幅に向上し、パラメータが解釈しやすくなる。即ち、処置中に抵抗が一定であればよい。抵抗の増加開始は、装置内の詰まりまたは凝固を示しうる。抵抗の減少開始は、装置内の漏洩を示しうる。さらに、回路に沿って、複数の変換器を適切な箇所(例えば、酸素供給機前、酸素供給機後、動脈フィルタ後等)で使用することで、CPBパラメータを変更する場合、深刻化する前に、どの装置に問題が生じているか確認できる。 Verification of device operation is usually accomplished by evaluating pressure and flow separately. However, this evaluation is complicated and the user is required to have extremely deep knowledge and experience. On the other hand, the analysis of fluid resistance is simpler and easier to understand. That is, the contributions of all other parameters are reduced to one value. Sensitivity and reliability are therefore greatly improved and the parameters are easier to interpret. That is, the resistance should be constant during treatment. A beginning increase in resistance may indicate a clog or clot within the device. A decrease in resistance may indicate a leak in the device. Furthermore, by using multiple transducers at appropriate points along the circuit (e.g., pre-oxygenator, post-oxygenator, post-arterial filter, etc.), when changing CPB parameters, you can see which device is having the problem.
低価格 Low price
より部品点数が少なく、単純な回路を有するため、本発明に係るシステムはより低コストである。 Having fewer components and simpler circuitry, the system according to the invention is less costly.
Claims (9)
-400~+999mmHgの範囲で平均圧力を継続的に監視すること、
-20~+50℃の範囲で温度を継続的に監視すること、および、
前記CPB変換器(10)または補助クランプに直接結合するフィッティングを有すること、を備える、請求項1に記載のシステム。 The mini-monitor (30)
continuously monitoring mean pressure in the range of -400 to +999 mmHg;
continuously monitoring the temperature in the range of −20 to +50 ° C. , and
2. The system of claim 1, comprising having a fitting that couples directly to the CPB transducer (10) or auxiliary clamp.
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